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摘要：目前，我国的经济在迅猛的发展，社会在不断的进步，本文结合磁阀式可控电抗器（magnetic⁃valvecontrolledreactance，MCR）在区域电网中的实际工程应用，对MCR铁芯的特殊磁阀结构及其局部过热问题进行了理论分析和案例解析，指出了MCR磁阀局部过热问题的存在及其影响。在此基础上，进一步梳理了当前针对MCR所开展的运维检修工作及标准规范，并归纳和总结了其中所存在的问题与不足。最后，本文针对MCR提出了检测磁阀温度状态信息的需求和开展MCR内部铁芯磁阀在线测温技术应用的建议，以进一步提升MCR设备状态评价技术的有效性、提高MCR的运维检修水平以及MCR设备的运行可靠性。
关键词：磁阀式可控电抗器；磁阀结构；局部过热；磁阀在线测温
引言
随着电力电子技术和无功补偿技术的发展，电网运行的稳定性、安全性和可靠性越来越引起电力行业的重视，而无功功率的平衡是其中的中心议题，新型无功补偿装置的研制和应用也成为当前电力系统需要解决的重大课题。磁阀式可控电抗器作为新型的无功补偿装置，在电力系统的各个方面都得到了快速的发展与应用，特别是在风电系统电压稳定、变电站无功补偿和高电压线路等领域已显现出经济、可靠的巨大优势。本文以磁阀式可控电抗器为对象，研究其电磁特性。
1 磁阀式可控电抗器的参数设计
2 MCR运行异常案例分析
2.1 系统接入环境说明
2015年1月30日，某220kV变电站投运了2组MCR，变电站220kV高压侧采用双母线接线，中压侧110kV也为双母线接线，而低压侧35kV采用了单母分段接线方式。2组MCR分别接入35kV侧I、II段母线上，并与同段母线上原有安装的2组电容器组构成MSVC动态无功补偿装置，在实现动态无功补偿的同时还兼顾滤波功能。该220kV变电站所处供区电网水资源较为丰富，但电网自身负荷较小；丰水期，水电机组集中“发峰电”，而高耗能负荷集中于夜间“用谷电”，峰谷倒置使得供区电网电压大幅波动；在装设MCR之前，原有干式固定投切电抗器发热严重，无法长时间运行，使得丰水期和春节轻负载期间，无功倒送现象频繁发生，造成220kV母线长期出现高电压、功率因数合格率低，严重影响电网自身运行的安全性、可靠性和经济性。
2.2 利用串联电阻提高响应速度
根据ＭＣＲ的工作原理，改变直流偏磁电流的大小可以改变交流电流的大小。ＭＣＲ退出运行的响应时间过长主要是由于晶闸管停止触发后，直流偏磁电流经过二极管续流形成的回路时，直流偏磁电流衰减比较慢。因此要提高ＭＣＲ退出的响应时间，就应当缩短直流偏磁电流的衰减时间。当ＭＣＲ工作在正常运行状态时，让与电阻并联的晶闸管Ｔ工作在全触发状态（触发角为０°）。在晶闸管Ｔ１、Ｔ２关断时，直流偏磁电流将通过晶闸管Ｔ和二极管ＶＤ完成续流。当ＭＣＲ退出运行时，在晶闸管Ｔ１、Ｔ２停止触发的同时停止触发晶闸管Ｔ，让直流偏磁电流通过接入的电阻与二极管ＶＤ形成续流回路，通过加入的串联电阻Ｒ加速直流偏磁电流能量的消耗。
2.3 MCR运行异常分析
在投运前对投运的MCR进行了连续的油色谱检测，结果均合格；但投运后不久，2组MCR油色谱检测结果均出现了乙炔（C2H2）。为此，持续关注设备运行情况，对MCR进行多次油色谱检测，发现油中溶解气体含量均有小幅增加。直至3月6日，例行油色谱检测发现1号MCR油样中乙炔（C2H2）、氢气（H2）和总烃（CH4甲烷、C2H6乙烷、C2H4乙烯、乙炔C2H2）含量分别达到11.84μL/L、111.38μL/L和277.61μL/L；而2号MCR油中相关气体虽然未超标，但相比于投运前的数值均大幅增加。
3 MCR运维检修中存在的问题与不足
目前，针对高压电网设备均采取“状态检修”策略，即依据设备关键状态量的检测结果（状态检测）开展设备状态评价，并依据评价结果、考虑设备的风险因素，动态制定设备的检修策略，以有效提升运维检修效率。截至目前，国家电网公司尚未有专门针对MCR运维的相关技术规则出台。因此，现阶段主要依据国网标准Q/GDW169—2008《油浸式变压器（电抗器）状态评价导则》、Q/GDW170—2008《油浸式变压器（电抗器）状态检修导则》及省公司标准Q/GDW⁃11⁃106—2010《油浸式变压器（电抗器）状态评价导则》来评价打分，并开展MCR的运行、维护和设备检修。现有技术导则未针对磁阀所在“铁芯及其磁回路”部件开展“温度”类的状态评价；另一方面，现有“温度”类的状态量仅为绕组、接头、油泵和油箱温度以及顶层油温，并没有磁阀处的温度信息。此外，无论是油温或是油色谱检测，在检测发热异常或故障时都存在明显滞后。因此，为提升MCR运维检修效率，即时判断MCR实际负荷能力、提高MCR运行经济性，有必要对其内部铁芯磁阀的温度（温升）信息进行状态检测，并将该状态量纳入到MCR的状态评价体系当中。针对本文案例中所反映出MCR设备状态评价工作所存在的问题与不足，浙江公司目前已经开展了MCR内部铁芯磁阀在线测温技术试点应用，以获取更加有效的状态检测量（磁阀温度），通过收集实际运行数据对MCR内部铁芯磁阀的温度场分布和温升变化规律进行统计分析，继而制定相应的状态评判标准，提升MCR设备的运维检修水平、提高设备的安全运行可靠性。
结语
本文结合磁阀式可控电抗器MCR技术在实际地区电网的工程应用，梳理和总结了MCR的典型应用供区电网、技术原理以及结构设计等内容。随后，对MCR铁芯磁阀的结构特性及其局部发热问题进行了理论研究和仿真分析，并结合浙江公司某220kV枢纽变电站内的运行异常案例和相似故障解体案例，明确指出MCR铁芯磁阀局部过热问题对其安全稳定运行的严重影响。在此基础上，进一步梳理当前针对MCR设备所开展的运维检修工作标准及规范（涉及状态检修与状态评价），归纳和总结了其中所存在的问题与不足，并提出了检测MCR内部磁阀温度状态信息的需求和开展铁芯磁阀在线测温技术应用研究的建议，以提升MCR设备状态检测与状态评价的有效性、提高MCR运维检修水平和运行可靠性。
参考文献
［1］安振，白保东，马云飞，等.750kV磁控式可控并联电抗器的研制与应用[J].变压器，2016，53（6）：1⁃4.
［2］陈宏伟，金涌涛，周啸波，等.基于110kV电压等级的MSVC无功电压控制[J].浙江电力，2014（4）：14⁃18.
论文作者:仝 雪,王 晶
论文发表刊物:《中国电业》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/1
标签：状态论文; 设备论文; 磁电论文; 电网论文; 晶闸管论文; 电抗器论文; 测温论文; 《中国电业》2019年第13期论文;